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沧海桑田话徐州——徐州市地质历史概况

编辑日期:2018-4-18 10:23:20 来源: 发布者: 阅读次数: 次

    

 

沧海桑田话徐州——徐州市地质历史概况
宗德林 江苏省地质矿产局第五地质大队
 
一、 概况
地球大约有46亿年历史,生物现象最早约出现在42亿年前,多细胞的藻类约出现于10亿年前。为研究地质历史,地质学家把地质年代单位由大到小划分为“宙、代、纪、世、期、时”,把相应地质年代形成的岩石地层单位对应划分为“宇、界、系、统、阶、带”,并通过对不同地区地层中出现的生物化石进行地层对比,进而研究地质构造、地质环境、生物演化等地球发展史,后来随着科学技术进步,利用同位素年龄测定,进一步确定了相应岩石地层的同位素地质年龄。地球起源早期多由海洋覆盖,存在少量古陆。历经多期地壳运动、岩浆活动,风化剥蚀,沧海桑田,多经变迁。生物由低等原核单细胞到多细胞动物与高级藻类,到高等动物、植物,不断进化、增殖繁演,形成如今的地貌景观与生物万象。
徐州地区发现的最古老的岩石在丰县赵庄-沛县栖山一带的钻孔深部,同位素年龄多大于25亿年,为古元古代-新太古代海底火山沉积岩在高温高压环境下变质而成。徐州自2.6亿年前的晚二叠世以来,全境进入大陆环境,之前主要为海洋环境,在丰沛及新沂一带存在古陆。
人们在徐州通常可见的最古老的古生物遗迹为叠层石,即赏石界所称的金钱石/皖螺石,属于6 -8亿年间新元古代浅海环境中蓝绿藻不断生长增殖,分泌粘液吸附周边微粒和沉淀碳酸钙而形成的圈层状(横剖面)、枝叉状(纵剖面)集合体。其他常见化石有寒武纪的三叶虫,石炭-二叠纪的植物,中生代-新生代的蚌螺等软体动物,第四纪的古象、剑齿虎、糜鹿等哺乳动物等化石。
徐州地史时期主要经历的地壳运动有吕梁运动、徐淮运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动。徐州当前的地质构造格架和地地貌景观主要由印支运动燕山运动所形成。
徐州市山脉走向多为北东向,主要由4.5-5.7亿年寒武-奥陶纪碳酸盐岩(石灰岩及少量白云岩)和少量碎屑岩构成,这些岩层形成于浅海环境;睢宁境内的山体都是由6-8亿年间新元古代海相碳酸盐岩及少量碎屑岩构成,新沂马陵山主要由0.65-1亿年间的晚白垩世河湖冲积碎屑岩所形成。在1-1.35亿年间,我国东部内陆火山活动剧烈,潘塘-棠张、八义集、庆安、双沟、丰沛、新沂等地断陷盆地有火山活动,但除新沂南部地区外,形成的火山岩基本都被后期沉积物所覆盖。
徐州的地质发展史以新沂-宿迁的郯庐断裂带为界分为截然不同的两个部份:以西为华北地台,也称华北陆块;以东为大别-胶辽褶皱系,也称秦祁昆造山带。
二、郯庐断裂带以西
在丰沛地区存在古潜山,丰县300米以下的钻孔中见25亿年以上的变质地层,岩性为片麻岩、变质花岗岩等,见有沉积变质铁矿。这一类地层为海底火山沉积岩经变质而成。属华北地台的结晶基底。这一套变质老地层因地壳下沉,全部被后来的沉积物覆盖,地表未见分布。据区域资料推测,受晋宁运动影响,至18亿年后,本地区可能全面进入了大陆环境。
约8亿年新元古代至4.6亿年的中奥陶世晚期,徐州全面进入长约4.5亿年的海洋环境,其间地壳运动形式以垂直升降为主,海水振荡,沉积了一套2000多米厚的碎屑岩-碳酸盐岩夹碎屑岩。在5.4亿年左右震旦纪末期,受徐淮运动影响,地平面短期抬升出海平面,沉积间断,并有辉绿岩岩浆侵入。约在4.6亿年的中-晚奥陶世,地壳抬升进入陆地环境,接受剥蚀,沉积缺失。
4.6-3.1亿年的晚奥陶-早石炭世,徐州地区随整个华北陆块抬升,经历了长达1.5亿年的大陆环境,地壳运动方式以持续的垂直上升运动为主,长期遭受风化剥蚀。
3.18-2.6亿年的中石炭-中二叠世,徐州地区包括华北陆块整体为海陆交替的滨海沼泽-浅海环境,气候温湿,森林密布,为重要的成煤阶段,贾汪-铜山煤田、丰沛煤田之煤层均形成于这一阶段。
2.6亿年的晚二叠世后,徐州彻底脱离海洋环境,至1.45年的侏罗纪末期,徐州全境地壳水平运动剧烈。早先的印支运动-燕山运动早期,普遍进入挤压造山阶段,受南东-北西方向的挤压应力主导,形成大规模褶皱和逆掩-推覆断裂,郯庐断裂带以挤压-走滑为表现形式,断裂带东侧较之西侧持续隆起,相对抬升高度在100公里以上,这一阶段也是徐州山脉的主要形成阶段,因此徐州山体总体为北东向。
1.4-0.65亿年间的白垩纪,徐州在郯庐断裂带两侧以水平拉张运动为主,仍伴地壳强烈抬升。早期中酸性岩浆侵入,在利国、丰沛、班井的岩浆侵入活动伴发成矿作用,形成铁(铜金)矿床,在一些断陷盆地如欢口、敬安、潘塘、双沟、八义集等,多处发生了内陆火山喷发。
0.65-0.56亿年的古近纪,徐州地区地层总体缺失。偶有基性超-基性岩浆侵入活动。
三、郯庐断裂带以东部份
郯庐断裂带以东变质岩为古元古代-新太古代海底火山变质岩系。断裂带内新沂城岗隆起区的城岗岩群同位素年龄27.54亿年,以东东海岩群同位素年龄多在22.41-26亿年。在郯庐断裂带以东花岗片麻岩见6.83-8.52亿年同位素数据,说明苏胶地块在新元古代仍有区域变质作用和岩浆作用。推测从18亿年前的晋宁运动开始,郯庐断裂带以东作为扬子陆块的基底区,脱离了海洋环境,期间经历了多次地壳运动。
从2.5亿年的印支运动阶段开始,地壳运动形式主要为水平挤压/剪切;到1.45亿年的白垩纪,表现为水平拉张,形成了以桃林岩体为代表的中酸性岩浆侵入岩体及凹陷区发育的火山岩。1-0.65亿年的晚白垩世间,郯庐断裂带断裂系统继续发展,形成了不同规模的陆内断陷-隆起,凹陷区接受碎屑沉积,厚度大于2500米,晚期抬升,遭受风化剥蚀。宿迁-新沂-郯城马陵山为郯庐断裂带的一个次级隆起带,受构造控制,山系呈北北东向,主要构成岩石为晚白垩世紫红色砂砾岩,属干旱炎热的河-湖沉积,见有恐龙足迹。
65-23百万年间的古近纪,徐州地区气候干旱炎热,郯庐断裂带以东地区构造应力由之前的拉张表现为挤压直至当今。此阶段该地区地层普遍缺失。
23.3-2.6百万年的新近纪,徐州地区仅郯庐断裂带及西部部分断裂盆地等极少量地区有(湖相)碎屑沉积,全境多处剥蚀抬升状态。
四、第四纪地质情况
从新近纪-第四纪,徐州地区表现为暖温带-亚热带-暖温带交替的内陆气候,沉积物主要为河湖冲积、残坡积碎屑物,没有固结。地质构造表现为断块运动,形成隆岗、湖泊,带来了河流变迁,沉积作用主要分布于河湖洼地、山麓坡地,山岗、隆起区呈受剥蚀状态。由于第四纪以来,本地区雨水相对较少,风化作用以物理风化为主,在地质构造的控制下,寒武、奥陶纪碳酸盐岩地层构成了徐州山脉的主体。
五、结语
徐州因其独特的地质构造条件和地质历史时期历经的地质作用,盛产煤、铁、石灰石、白云石、石膏、岩盐、玻璃用石英砂、金红石、钛铁矿等矿产资源。目前徐州发现矿产资源46种,查明资源储量的有29种。徐州的山石资源在旧石器时代就开始被开采利用,铁、铜资源在汉代就被开采冶炼,煤炭资源在宋代就被开采。作为江苏省的矿业大市,徐州矿产资源的开发利用长期以来为支撑地区经济社会发展起到了十分重要的贡献。矿产资源不可再生,矿产资源的开发利用也带来了地面塌陷、景观破损、资源耗竭、地质环境与生态环境破坏等不良影响。随着老工业基地的转型发展和生态文明建设的加强,近年来,徐州一批采煤塌陷和开山采石宕口得到逐步治理,桑田变绿水、荒山变良田,人们谱写了一篇篇利用资源、改造自然的诗篇,一城青山半城湖的宜居环境也愈越亮丽。
相对于地球46亿年的地质历史,人类千万年的文明史显得那么的寸短。人口、资源、环境是人类生态发展的永恒主题。珍爱地球、保护环境,谋求可持续发展,路在脚下!
 

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